import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class BinaryTree {

    static class TreeNode{
        public char val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;

        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public TreeNode createTree(){
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');
        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        E.right = H;
        return A;

    }

    //前序遍历 节点 左子树 右子树
    public void preOrder(TreeNode root){
        if(root == null){
            return;
        }
        System.out.print(root.val+" ");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }

    //中序遍历 左子树 节点 右子树
    public void inOrder(TreeNode root){
        if(root == null){
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.val+" ");
        inOrder(root.right);

    }

    //后序遍历 左子树 右子树 节点
    public void posOrder(TreeNode root){
        if(root == null){
            return;
        }
        posOrder(root.left);
        posOrder(root.right);
        System.out.print(root.val+" ");
    }


    // 获取树中节点的个数
    //子问题求解思路，二叉树的节点总数等于 左子树的节点总数 + 右子树的节点总数 +　1
    public int size(TreeNode root){
        if(root == null){
            return 0;
        }
        int sizeLeft = size(root.left);
        int sizeRight = size(root.right);
        return sizeLeft + sizeRight + 1;
    }

    // 获取叶子节点的个数
    //子问题思路：二叉树的总叶子节点个数 = 根节点的左子树的叶子节点数 + 根节点的右子树的叶子节点数
    public int getLeafNodeCount(TreeNode root){
        if(root == null){
            return 0;
        }
        if(root.right == null && root.left == null){
            return 1;
        }
        int leafNodeLeft = getLeafNodeCount(root.left);
        int leafNodeRight = getLeafNodeCount(root.right);

        return leafNodeLeft + leafNodeRight;

    }

// 获取第K层节点的个数
    public int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k){
        if(root == null){
            return 0;
        }
        if(k == 1){
            return 1;
        }
        int sizeLeft = getKLevelNodeCount(root.left,k - 1);
        int sizeRight = getKLevelNodeCount(root.right,k - 1);

        return sizeLeft + sizeRight;

    }

    // 获取二叉树的高度
    public int getHeight(TreeNode root){
        if(root == null){
            return 0;
        }
        int heightLeft = getHeight(root.left);
        int heightRight = getHeight(root.right);

        return (heightLeft >= heightRight ? heightLeft : heightRight) + 1;
    }




    // 检测值为value的元素是否存在
    public TreeNode find(TreeNode root, int val){
        if(root == null){
            return null;
        }

        if(root.val == val){
            return root;
        }

        TreeNode nodeleft = find(root.left,val);
        if(nodeleft != null){
            return nodeleft;
        }
        TreeNode nodeRight = find(root.right,val);
        if(nodeRight != null){
            return nodeRight;
        }

        return null;
    }

    //自己写的版本：
//    public boolean isSameTree(TreeNode p,TreeNode q){
//        if(p == null && q != null || p != null && q == null){
//            return false;
//        }
//        if(q == null && p == null){
//            return true;
//        }
//        if(p.val != q.val ){
//            return false;
//        }
//        boolean retLeft = isSameTree(p.left,q.left);
//        if(!retLeft){
//            return false;
//        }
//        boolean retRight = isSameTree(p.right,q.right);
//        if(!retRight){
//            return false;
//        }
//        return true;
//    }

    //修改之后的版本：
    public boolean isSameTree(TreeNode p,TreeNode q){
        if(p == null && q != null || p != null && q == null){
            return false;
        }
        //走到这要么都是空，要么都是非空：
        if(q == null && p == null){
            return true;
        }
        if(p.val != q.val ){
            return false;
        }

        //两颗树都非空、值也相同

        return isSameTree(p.left,q.left) && isSameTree(p.right,q.right);
    }



    //自己写的版本：
//    public boolean isSubTree(TreeNode p,TreeNode q){
//        if(isSameTree(p,q)){
//            return true;
//        }
//        return isSameTree(p.left,q) || isSameTree(p.right,q);
//    }

    // isSubTree 修改的版本：
    public boolean isSubTree(TreeNode p,TreeNode q){
        if(q == null || p == null){
            return false;
        }
        if(isSameTree(p,q)){
            return true;
        }
        return isSubTree(p.left,q) || isSubTree(p.right,q);
    }
    // q 和 p 但凡有一个为空，就会return false，拿 q 这个来说，这是它递归到 null 返回的条件，这也是该分支没有子树的判断条件
    //如果没有这条，那么就会无限往下递归，造成最后一行代码的空指针异常
    //isSameTree(p,q)，这里不能返回 false，否则 p 无法继续往下一个节点去寻找子树 q

    //转换树
    public TreeNode invertTree(TreeNode root){
        if (root == null){
            return null;
        }
        TreeNode temp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = temp;

        invertTree(root.left);
        invertTree(root.right);

        return root;
    }

    //判断二叉树是否为完全平衡树：
    //自己的写法：
//    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
//        if(root == null){
//            return true;
//        }
//
//        if(Math.abs(getHeight(root.left) - getHeight(root.right)) >= 2){
//            return false;
//        }
//
//        return isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
//    }

    //isBalanced 修改之后的版本
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return true;
        }

        return Math.abs(getHeight(root.left) - getHeight(root.right)) < 2 && isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
    }
    //从根节点往下去挨个求高度，时间复杂度为 O（N²），包含了大量重复计算，重复计算高度
    //能不能找到 时间复杂度为 O(N) 的解法？
    //修改方案:
    //修改求高度的方法，在求得左右子树高度时，就判断一下，如果左右子树的高度差小于2 ，就返回 左右子树高度的最大值 + 1
    //而如果左右子树的高度差>= 2 ，返回 -1
    public boolean isBalanced1(TreeNode root){
        return getHeight1(root) >= 0;
    }

    public int getHeight1(TreeNode root){
        if(root == null){
            return 0;
        }
        int sizeLeft = getHeight1(root.left);
        if(sizeLeft < 0){
            return -1;
        }
        int sizeRight = getHeight1(root.right);
        if(sizeRight < 0 ){
            return -1;
        }

        if(Math.abs(sizeLeft - sizeRight ) < 2){
            return sizeLeft > sizeRight ? sizeLeft + 1 : sizeRight + 1;
        }else {
            return -1;
        }
    }

    //判断二叉树是否对称
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null){
            return true;
        }

        return isChildTreeSymmetric(root.left,root.right);


    }

    public boolean isChildTreeSymmetric(TreeNode leftRoot,TreeNode rightRoot){
        if(leftRoot != null && rightRoot == null || leftRoot == null && rightRoot != null){
            return false;
        }

        if(leftRoot == null && rightRoot == null){
            return true;
        }

        if(leftRoot.val != rightRoot.val){
            return false;
        }

        return isChildTreeSymmetric(leftRoot.left,rightRoot.right)
                && isChildTreeSymmetric(leftRoot.right,rightRoot.left);

    }

    //层序遍历
    public void levelOrder(TreeNode root){
        if(root == null){
            return;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while(!queue.isEmpty()){
            TreeNode cur = queue.poll();
            System.out.print(cur.val+" ");
            if(cur.left != null){
                queue.offer(cur.left);
            }
            if(cur.right != null){
                queue.offer(cur.right);
            }

        }

    }
//    // 判断一棵树是不是完全二叉树
//    boolean isCompleteTree(TreeNode root);

}
